Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5987.pdf: 3490770 bytes, checksum: 4ec68db087fe4ce9be3c92acb03cd502 (MD5) Previous issue date: 2014-05-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of prefabricated elements has become increasing in Brazil, This paper describes the study and the procedures for construction and erection of a building system works on a pavement. Within the concept of technological innovation seeks to show a project in precast concrete that can be applied in facilities construction sites. Enables to meet the market demand for building construction sites in accordance with the requirements of the NR18 and ABNT (NB1367/NBR 12284, 1991), where all the actions of the production of construction happening and where the facilities are usually temporary and precarious. The system proposed solutions such as fast assembly, elimination of waste, and low cost, besides being a constructive process that can be reused in another bed, starting process without any loss of parts that compose it. Attaches itself to the system with one of the solutions that meets the needs of the construction industry in which it is possible to build construction sites, providing the employee satisfactory experiences in the area of enabling a modular installation adapting to the needs and administrative for the proper performance of the employee. / O emprego de elementos pré-fabricados tem se tornado crescente no Brasil, em virtude disso, o presente trabalho visa descrever o estudo e os procedimentos de construção e montagem de um sistema construtivo em obras de um pavimento. Partindo do que se entende como inovação tecnológica, a presente dissertação de mestrado, procura mostrar um projeto em pré-fabricados de concreto que poderá ser aplicado nas instalações de canteiros de obras. Este projeto possibilita que se atendam às demandas de mercado para construção de canteiros de obra de acordo com os quesitos da NR18 2012 e ABNT (NB1367/NBR 12284, 1991), onde todas as ações da produção da construção civil acontecem e onde as instalações normalmente são provisórias e precárias. O sistema pré-fabricado propõe soluções como: rapidez na montagem, eliminação de resíduos e baixo custo, além de utilizar um processo construtivo que pode ser reaproveitado em outro canteiro, iniciando-se todo processo sem perdas das peças que o compõe. Foi possível concluir que o sistema proposto pode representar uma importante solução que vem de encontro às necessidades do setor da construção civil, uma vez que os canteiros de obra podem proporcionar ao trabalhador condições satisfatórias na área de vivência, possibilitando instalação modular adequada às necessidades, refletindo em um bom desempenho por parte dos trabalhadores.

Uma parcela substancial das rodovias do país apresenta processos de deterioração graves de seus pavimentos, fato que acarreta sérios impactos econômicos, sociais e ambientais, resultando em aumento do consumo de combustível, dos gastos com manutenção dos veículos, da frequência de engarrafamentos e do tempo gasto em deslocamentos. A utilização de recapeamentos ou overlays de concreto tem demonstrado ser uma alternativa sustentável e econômica para a reabilitação de pavimentos. No entanto, em muitos casos, os overlays de concreto não tem conseguido prevenir a ocorrência de fissuração por reflexão. Os Engineered Cementitious Composite (ECCs) são um tipo especial de compósitos cimentícios de alto desempenho reforçados com fibras, cuja principal característica é a altíssima ductilidade. Esta propriedade faz com que os mesmos sejam capazes de superar muitas das limitações dos overlays de concreto tradicionais. Fibras de PVA com uma camada superficial modificada foram especialmente desenvolvidas para serem empregadas no reforço de ECCs (ou PVAECC). O custo de tais fibras é o principal responsável pelo elevado custo dos ECCs, o que pode inviabilizar seu emprego em alguns casos. Buscando alternativas, este estudo se focou na investigação da possibilidade de uso de fibras de polipropileno (PP) de alto desempenho. Estas fibras, com custo mais atraente, já são produzidas comercialmente no Brasil, e usadas na produção de fibrocimento. As mesmas se demonstraram adequadas para uso como reforço em ECCs (ou PPECC), sendo capazes de garantir que se atinja um comportamento dúctil através do desenvolvimento de um processo de múltipla fissuração. Um resultado importante foi que a dimensão média da abertura das fissuras nos PPECC foi de 10 m, enquanto nos PVAECC a mesma era 60 m. Este resultado pode resultar em incrementos na durabilidade de estruturas. Além disto, o trabalho investigou o comportamento à flexão e fadiga dos ECCs reforçados com fibras de polipropileno. Os resultados demonstraram que os compósitos produzidos com cimento Portland tipo V-ARI não se comportam adequadamente à fadiga, uma vez que ocorre a deterioração das fibras. Por outro lado, os compósitos produzidos com cimento tipo I, já usualmente empregado em ECCs, apresentaram resultados satisfatórios. Um modelo de previsão de vida útil foi gerado para recapeamentos de PPECC, PVAECC e concreto, em função das espessuras dos revestimentos. O mesmo indicou que os ECCs requerem camadas 1,5 a 2,5 vezes mais finas que as usuais de concreto. O material foi, então, testado especificamente quanto à resistência à fissuração por reflexão. Os resultados demonstraram que o PPECC pode modificar o modo de ruptura frágil dos recapeamentos através do processo de múltipla fissuração. Na última etapa do trabalho foi realizada uma análise do ciclo de vida e dos custos do ciclo de vida de quatro diferentes sistemas de recapeamento – concreto, asfalto, PVAECC e PPECC. Os resultados mostram que os overlays de ECCs são bastante atrativos, pois diminuem tanto o consumo de energia associado aos processos de projeto, construção e manutenção do recapeamento, bem como reduzem a liberação de emissões gasosas à atmosfera, constituindo uma alternativa mais sustentável que as demais. Os sistemas de recapeamento com ECC também resultaram em vantagens econômicas. Apesar do alto custo inicial, a menor frequência de atividades de manutenção resulta em uma redução do custo total ao longo do período de 40 anos considerado. Isto representa uma importante economia em termos de custos diretos para os responsáveis pelas rodovias. De forma geral, o trabalho evidenciou a viabilidade de uso dos PPECCs para reabilitação de pavimentos. / Many old pavements in service today are approaching the end of their design service lives. Others are in dire need of major repair to continue serving, resulting in economical, environmental and social impacts by increasing vehicle fuel consumption and maintenance costs, traffic jam and delays. For pavements subject to moderate and heavy traffic, concrete overlays are increasingly being used as a cost effective and sustainable rehabilitation technique. However, concrete overlays have some physical limitations that contribute to durability concerns, which increase the probability of pavement overlay failure and maintenance frequency. Consequently, alternative materials are being developed to improve overlay performance. Engineered Cementitious Composites (ECC) are a special type of high performance fiber reinforced cementitious composites, designed for high ductility and damage tolerance which may overcome concrete overlay limitations. Polyvinylalcohol (PVA) fibers with special coating are typically used as reinforcement of ECC. Although some successful field application of PVAECC, the use of ECC is restrained by the high cost of the material, consequence of high PVA fibers cost. This research is focused on the investigation of using high tenacity polypropylene fibers as reinforcement of engineered cementitious composites (PPECC). Those fibers are produced and available in Brazil for fibrocement industry by less than half price of PVA fibers. PP fibers have demonstrated good performance in reinforcing ECC, assuring composite strain-hardening behavior through the development of multiple cracking processes. An important finding was the tinier crack opening of PPECC – 10 m average- comparing to PVAECC – 60 m average. This result may result in higher material durability. Furthermore, flexural and fatigue behavior or ECCs reinforced with PP fibers were investigated. Results have shown that Portland cement type V (high early strength) is not adequate for PPECCs subject to fatigue loading, resulting in fiber deterioration and premature rupture. By the other hand, promising results were found with cement ordinary type I, usually used in ECC production. A model of service life prediction was developed for PPECC, PVAECC and concrete overlays correlated to overlay thickness. Results have shown that ECCs may reduce overlay thickness in 1.5 to 2.5 times the usual thickness of overlay concrete. Reflective cracking resistance of PPECC was also testes. From the results it is possible to deduce that PPECC may modify typical rupture mode of concrete overlays through the development of multiple cracking. In the last stage of this work, life cycle analyses and life cycle cost analyses of four different overlays systems – concrete, hot mix asphalt, PVAECC and PPECC – were carried out. The results of this study have shown that an ECC overlay system have lower environmental burdens, reducing the energy consumption related to design, construction and maintenance activities, reducing green house effect as well. Life cycle costs analyses over a 40 years service life revealed that PPECC is the most economical overlay system compared to concrete, hot mix asphalt and PVAECC overlay systems. Agency costs are significantly reduced by adopting PPECC overlays. PPECC is a feasible alternative for pavement rehabilitation.

Neste trabalho foi realizada a avaliação do desempenho do revestimento primário de um trecho experimental de via não pavimentada implantado em Santana do Livramento - RS, Brasil, e a partir dos resultados obtidos, procurou-se estabelecer metodologias e critérios de previsão de desempenho que permitam estimar adequadamente, de maneira prévia, o comportamento esperado da via, quando submetida às ações do tráfego e do clima. A região na qual foi implantado o trecho experimental está inserida dentro da unidade geomorfológica denominada de Depressão Central, numa formação geológica composta de arenito médio a fino, cujo subleito é composto de solo sedimentar arenoso. Duas seções experimentais A e B foram estudadas. A primeira foi composta de uma mistura de dois solos e a segunda composta de uma mistura de solo com agregado natural de arenito. Foram efetuadas medições das deflexões do subleito e da pista pronta com utilização de viga Benkelman. Amostras dos materiais empregados nas misturas e do subleito foram coletadas para a realização de ensaios de laboratório. Foram realizados ensaios de caracterização dos materiais (difratometria de raio-X, granulometria, peso específico dos grãos, limites de Atteberg e classificação MCT), ensaios para a avaliação da resistência ao desgaste e durabilidade do agregado de arenito (abrasão Los Angeles, sanidade e alteração de rochas água-estufa), ensaios de compactação, Índice de Suporte Califórnia – ISC, ensaios de cisalhamento direto e triaxiais de carga repetida para a obtenção de módulos de resiliência. Na avaliação do desempenho do trecho experimental foi monitorada a evolução de alguns defeitos típicos de vias não pavimentadas (afundamento de trilha de roda, ondulações, buracos e atoleiros, perda de abaulamento, perda de espessura de revestimento e sulcos de erosão). Os estudos para previsão de desempenho consistiram na aplicação de prescrições e modelos matemáticos e estatísticos encontrados na literatura e na avaliação sobre a correlação e compatibilidade dos mesmos com o desempenho real de campo para o caso. Os resultados obtidos demonstraram que a seção A apresentou baixíssima durabilidade, não sendo recomendada sua aplicação futura. A seção B apresentou desempenho razoável, sendo que sua eventual aplicação futura deverá ser precedida de uma avaliação prévia de custo-benefício em comparação a outras possíveis alternativas. A utilização de dados de deflexão para cálculos estruturais voltados à previsão de desempenho de vias não pavimentadas pode ser uma alternativa interessante, desde que os mesmos sejam confiáveis e consistentes. A interpretação adequada dos resultados de ensaios de granulometria por peneiramento, de classificação MCT e de alteração de rochas água-estufa se mostrou eficaz na qualificação inicial dos materiais, uma vez que se observou coerência entre os defeitos previstos e aqueles que de fato ocorreram. Os modelos para a previsão estrutural do desempenho da via propostos por Vésic, Heukelon e Klomp e Chevron se mostraram aplicáveis para o caso estudado. O desenvolvimento da pesquisa permitiu estabelecer procedimentos mínimos que conduzirão a um melhor desempenho de revestimento primário em vias de baixo volume de tráfego. / In this work, the evaluation of the wearing course performance of an experimental unpaved road stretch deployed in Santana do Livramento - RS, Brazil was maked, and from results, we tried to establish methodologies and criteria of performance prediction to estimate properly, in advance, the expected behavior of the way, when subjected to the actions of traffic and weather. The region which was implanted the experimental way is inserted into the geomorphological unit called of the Central Depression, in a geological formation composed of medium to fine sandstone, whose subgrade soil is composed of sandy sediment. Two experimental sections A and B were studied. The first was composed of a mixture of two soils and the second composed of a mixture of soil and aggregate natural sandstone. The deflections of the subgrade were measured and the runway ready with use of Benkelman beam. Samples of the materials used in mixtures and the subgrade soil were collected for laboratory testing. Tests of characterization (X-ray diffraction, particle size distribution, specific gravity of solids, Atteberg limits and MCT classification), tests for to evaluate the wear resistance and durability of the sandstone aggregate (Los Angeles abrasion , soundness of agregatte and wet/dry cycles), compaction tests, California Bearing Ratio - CBR, direct shear tests and repeated loading triaxial tests for resilients modulus determinations were performed. In the evaluation of the performance of the experimental way was monitored the evolution of some typical distress of unpaved roads (rutting, ripples and corrugatings, potholes and puddles, loss of bulging, loss of wearing course thickness and erosion grooves). Studies for performance prediction consisted in the application of requirements and mathematical and statistical models found in the literature and in the evaluation of the compatibility and correlation of these with actual field performance for this case. The results showed that the section A had very poor durability and is not recommended its future application. Section B showed reasonable performance, and its eventual future application must be preceded by a preliminary assessment of cost-effective compared to other possible alternatives. The use of deflection data for structural calculations aimed at predicting performance of unpaved roads can be an interesting alternative, since that they are reliable and consistent. The proper interpretation of tests results of the particle size distribution by sieving, classification MCT and wet/dry cycles proved effective for the initial qualification of materials, because was observed the consistency between the predicted and actually occurred distress. The models for predicting of the way structural performance proposed by Vesic, Heukelon and Klomp and Chevron proved applicable to the case study. The development of the research allowed to establish minimum procedures that will lead to better performance coating primary of low traffic volume way.

A crescente preocupação ambiental e a atual crise energética fazem com que indústrias, de um modo geral, intensifiquem esforços para maximização de processos de produção e reutilização de subprodutos gerados. Na siderurgia a produção do aço é realizada por meio da extração do minério de ferro adicionando-se fundentes, gerando como subproduto uma ganga em forma de escória de alto forno. Na presente pesquisa foram compostas misturas de concreto compactado com rolo CCR visando o emprego como base de pavimentos, utilizando três diferentes materiais de granulometria miúda: areia natural, areia industrial e escória granulada de alto forno (com dimensão máxima de 4,8 mm) nas quantidades de 50 % e 100 %; para fins de análise da influência destas diferentes areias foram confeccionados corpos de prova cilíndricos e prismáticos moldados na umidade ótima e no ramo seco da curva de compactação. Foram investigados parâmetros referentes à umidade de compactação, massa específica, resistências à tração indireta e à tração na flexão, módulos de elasticidade por pulso ultrassônico, além de módulos de elasticidade estáticos obtidos a partir de curvas tensão-deformação e por analogia de Möhr (medida de flecha em vigotas em flexão). Visando avaliar a aplicabilidade dos CCR estudados, em especial aquele com escória, foi utilizado o programa computacional MnLayer (para análise de tensões em pavimentos asfálticos) empregando camada de base rígida em CCR para estruturas de pavimentos sujeitos à ação de cargas do tráfego de veículos rodoviários, portuários e aeroportuários, observando a influência dos três tipos de agregados miúdos no nível de tensões da camada cimentada, o que depende em grande parte do módulo de elasticidade da camada de base. Observou-se queda nas resistências dos CCR quando da incorporação de 50 % ou 100 % de escória granulada; por outro lado, essas misturas apresentaram ganhos de resistência em idades mais avançadas em comparação a misturas que empregaram areias natural ou industrial. O módulo de elasticidade dos CCR, com a presença da escória, parcial ou total como fração areia, em geral decresceu à exceção de seu emprego em conjunto com areia natural. As misturas com escória granulada, do ponto de vista de análise mecanicista, resultaram em exigências de maiores espessuras do material, o que não pode fazer tal mistura economicamente viável em qualquer situação, para os casos de misturas com 100 % de escória granulada de alto forno e com fração mista de areia natural e escória. / The increasing environmental concerns as well as energy sources shortage leads industry to consider both optimization of production processes and sustainable use and disposal of its by-pass products. In siderurgical steel manufactures the most common by-pass product is the blast furnace slag with emphasis to its granulated shape. This study considered the evaluation of rolled compacted concretes (RCC) mixtures containing natural or industrial sands as well as such slags at 50% and 100% (with maximum diameter of 4.8 mm) as candidates for pavement base layers. The analysis considered laboratory compaction tests in order to verify the influence of such sands on concrete physical parameters as bulk density and optimum moisture content. Evaluation of mechanical parameters as indirect tensile strength, flexural strength, ultrasonic modulus of elasticity and static modulus of elasticity were carried out as part of the study. Through mechanistic analysis using the elastic layered theory-based computational program MnLayer it was possible to verify implications of each RCC mixture design on pavement thickness and tensile stresses in cemented base layers, in consideration of highway, harbor and airport vehicles. Loss of resistance was verified for RCC mixtures at 50% and 100% slag sand; on the other hand such mixtures have improved its strengths at advanced ages (180 days) compared to the other sands. The modulus of elasticity also decreased for mixtures containing slag sands with exception to the blend of natural and slag sand. Under the mechanistic stand point slag sand mixtures requires thicker base layers in pavements that could lead, depending on several factors, to less cost-effective results in the case of 100% slag sands mixtures and blend (50%-50%) natural and slag sands mixtures.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, propõe-se uma metodologia para a analise da resposta dinâmica de pontes rodoviárias devido à travessia de comboios de diversos tipos de veículos sobre o tabuleiro irregular dessas obras de arte. Para tal, desenvolve-se uma análise paramétrica extensa com o objetivo de avaliarem-se os efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais existentes no tabuleiro sobre o comportamento das pontes rodoviárias. A metodologia de análise é desenvolvida no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto dos veículos e do tabuleiro, denominado neste trabalho comumente de sistema veículo-ponte (ou sistema veículo-estrutura). Considera-se a participação da massa e da rigidez dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. Simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barra unidimensionais, com massas concentradas em seus nós e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e de translação vertical. Desprezam-se a inércia de rotação e a deformação por cisalhamento. São considerados 04 (quatro) modelos distintos para representar os veículos do comboio na análise paramétrica, sendo estes: veículos com um eixo e uma massa, viaturas com um eixo e duas massas, veículos com dois eixos e três massas e carros com três eixos e quatro massas. Todos os veículos são simulados por sistemas de massas, molas e amortecedores e são descritos por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não- determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. Os perfis irregulares do pavimento são considerados associados a processos fracamente estacionários e ergódicos. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão infinita de veículos, igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. Devido à própria natureza das irregularidades superficiais e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema veículo-ponte. São estudadas as respostas dos modelos estruturais, com base em tabuleiros isostáticos de concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo caixão, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões deste trabalho versam sobre a adequação do modelo matemático empregado, observando- se a influência do tipo de modelo de veículo utilizado (com um ou mais eixos) sobre aresposta dinâmica das pontes rodoviárias analisadas e, bem como, à magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais e suas conseqüências sobre as atitudes correntes de projeto. / In this investigation an analysis methodology is developed to evaluate the vehicle- structure response. A parametric study is carried to evaluate the dynamical effects, displacements and stresses, on highway bridge decks, due to vehicles crossing on rough pavement surfaces defined by a probabilistic model. The analysis methodology was considered following a statistical model, in the time domain. The mathematical model assumes a finite element representation of a beam like deck and the vehicle simulation uses concentrated parameters of mass, stiffness and damping. Four different models are developed in order to represent the vehicles. The vehicles are modeled as one axle, with one or two masses, and two and three axles, with three and four masses, respectively. All vehicles are simulated as mass-spring-damper systems and the degrees of freedom of these cars are defined as in plane vertical translations and rotations. The deck surface roughness is defined by a well known power spectrum probability density of road pavement profiles. The irregular pavement surface was defined like a weakly stationary and ergodic random process. The moving load is formed by an infinite succession of vehicles moving with constant velocity and equally spaced. Only steady-state response is considered. Response data are produced on concrete box girder elements assembled as simple beams, including cantilever spans. Conclusions are concerned with the fitness of the developed analysis methodology and the magnitude of the response amplification due to the surface irregularities.

Este trabalho analisa os efeitos das trajetórias de umedecimento e secagem no módulo de resiliência e cisalhamento direto quanto à resistência e deformabilidade elástica de solos compactados através de ensaios triaxiais de carga cíclica e ensaios de cisalhamento direto. O solo estudado é oriundo de jazida localizada próximo à BR116/RS, no município de Guaíba, sendo usualmente utilizado como material para execução de aterros rodoviários. As curvas de retenção do solo foram obtidas pelo método de papel filtro para solos compactados com variação de teor de umidade ótima de ±2%. Os estudos de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento foram analisados nestas condições e demonstraram que o efeito do teor de umidade é significativo nas trajetórias de secagem e umedecimento. As curvas de retenção mostraram diferentes formas de acordo com a umidade de compactação e apresentaram histerese após a amostra ser submetida à trajetória de secagem. Observou-se que os solos compactados no ramo seco apresentaram valores mais elevados de módulo de resiliência e de resistência ao cisalhamento que aqueles que se encontravam no ramo úmido da curva de compactação. Uma análise do solo compactado no ramo seco e umedecido posteriormente até o ramo úmido teve comportamento semelhante aos moldados neste ramo. Por outro lado, na trajetória de secagem dos solos compactados no ramo úmido observou-se um aumento na resistência. Os modelos de desempenho para módulo de resiliência apresentaram boas correlações e para os que utilizam a sucção, observa-se um comportamento diferente com relação aos que não utilizam e com relação às constantes de cada modelo. / This paper analyzes the effects of wetting and drying paths in resilient modulus and shear strength for resistance and elastic deformability of compacted soils through triaxial cyclic load tests and direct shear tests. The soil studied is derived from BR116/RS near the Guaiba’s city, usually being used for subgrade. The retention curves of the soil were obtained by the filter paper method, with optimum moisture content varying a range of ± 2%. The studies of resilient modulus and shear strength were analyzed in these conditions and showed that the effect of moisture content is significant in the drying and wetting trajectories. The retention curves showed different forms according to the moisture content in the compaction, showed hysteresis after the specimen is subjected to the drying trajectory. It was observed that the soils compacted and tested in the dry branch had higher resilient modulus and shear strength than those compacted in the wet branch. An analysis of the soil compacted in the dry branch and subsequently dampened up to the wet branch had similar behavior to the soil molded ah this branch. On the other hand, in the trajectory of drying of the compacted soil at wet branch there is an increase in resistance. Performance models for resilient modulus showed good correlations and those using suction, observe a different behavior with respect to that use and not with respect to the constants of each model.

La presente investigación lleva como título “Propuesta de Gestión para mantener la Rugosidad dentro de los Niveles de Servicio del contrato de concesión”. La investigación se enfoca en dar una alternativa de gestión que asegure mantener los niveles de servicio en lo referente a la calidad del pavimento cuando la carretera se encuentra en estado de conservación reduciendo el costo que se va a invertir en años futuros teniendo como base datos obtenidos desde el año 2010 al 2015. El deterioro prematuro del pavimento se ve afectado cuando no se tiene un plan de conservación adecuado que conlleve a programar y ejecutar actividades de mantenimiento rutinario y periódico con la finalidad de mantener los niveles de servicio en carreteras concesionadas. Esto conlleva que la condiciones de las redes viales se encuentren por debajo de lo que resulta deseable y conveniente, presentando un ciclo vicioso de la vía (Construcción – Abandono – Destrucción – Reconstrucción). La investigación es de tipo cuantitativo no experimental, descriptivo, correlacional y explicativo. Su diseño es longitudinal ya que tiene como referencia datos obtenidos desde el año 2010 al 2015. Se analizaron dos propuestas de gestión de conservación vial teniendo como base los datos procesados de los años 2010 al 2015 para obtener una alternativa que logre cumplir con el objetivo principal de ésta investigación. Finalmente se concluye que es posible formular una propuesta de gestión vial que permita optimizar el presupuesto de mantenimiento en los años proyectados conservando la calidad del pavimento. Analizando la posibilidad y conveniencia de postergar el mantenimiento periódico considerando que los valores de rugosidad, estén dentro de los niveles admisibles reemplazándolo por intervenciones de menor costo. This research is entitled "Management Proposal to maintain the roughness within Service Level concession contract." The research focuses on providing an alternative management to ensure maintain service levels in terms of the quality of the pavement when the road condition in reducing the cost to be reversed in future years on the basis of data from 2010 to 2015. Premature pavement deterioration is affected when there is no proper conservation plan that may lead to program and implement activities of routine and periodic maintenance in order to maintain service levels in toll roads. This means that the conditions of the road networks are below what is desirable and convenient, featuring a vicious cycle route (Construction - Abandonment - Destruction - Reconstruction). The research is not experimental, descriptive, correlational and quantitative explanatory. Its design is longitudinal and whose reference data from 2010 to 2015. Two proposals for road maintenance management on the basis of processed data for the years 2010 to 2015 for an alternative that would meet the main objective of this research is analyzed. Finally we conclude that it is possible to formulate a proposal for road management for optimizing the maintenance budget in projected years preserving the quality of the pavement. Analyzing the possibility and desirability of postponing regular maintenance considering that the roughness values, are within acceptable levels by replacing lower-cost interventions.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2018-08-30T15:40:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mirella Talitha Rocha - 2016.pdf: 5610966 bytes, checksum: a480f957a8e5ca103e387a6d96cdc48e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-09-03T11:46:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mirella Talitha Rocha - 2016.pdf: 5610966 bytes, checksum: a480f957a8e5ca103e387a6d96cdc48e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T11:46:56Z (GMT). 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Generally, the procedure for determining the minimum lime or cement content to be added to the mixture refers to the initial estimate and attempts the standard recommendations to meet the parameters of mechanical tests, in order to define a minimum additive amount present resistance compatible with the paving design. The focus of this research was initially to analyze the dosage employed in the base layer of the GO-080 highway, in the stretch between Neropolis-GO and the BR-153 where the pavement structure consists of 20 cm thick granulometrically stabilized subbase, gravel laterite base with 20 cm thick and stabilized with 20% sand, 2% Portland cement (PC II-Z-32) and asphalt concrete surface with 5 cm thick. In addition, the aim was also to study the mechanical properties of natural gravel and their behavior when mixed with three levels (2%, 4% and 6%) of cement and hydrated lime. Therefore, laboratory tests for soil characterization, compaction tests on intermediate Proctor energy, determination of expansion and California Bearing Ratio, unconfined compression and resilient modulus of the molded mixture at the optimum moisture for three times cure (0, 7 and 28 days) were carried out. The resilient moduli results were evaluated by numerical analysis using KENLAYER software. To complement the analysis of strength parameters, diffraction X-ray and scanning electron microscopy tests were performed. The results show that for the studied soil, the chemical stabilization with lime contributed little to the increase of strength parameters, but the use of cement showed greater potential use. Differences on behavior observed in unconfined compression tests and dynamic triaxial were explained by changes that occur in the microstructure during the stabilization process. Finally, it is clear that the tropical soil stabilization process is complex, with over current mechanical tests, such as dynamic triaxial, and unconventional parameters for pavement soil analysis, such as water/cement ratio and porosity, should be analyzes incorporated in order to obtain more consistent results. / O emprego de materiais alternativos em sub-bases e bases está sendo cada vez mais frequente em pavimentos asfálticos, principalmente em regiões com ausência de materiais granulares. A estabilização química utilizando aditivos como o cimento Portland e a cal hidratada é empregada desde a antiguidade, com o objetivo de melhorar as características geotécnicas dos materiais naturais. Os solos tratados apresentam comportamento complexo, influenciados por diversos fatores como reações químicas, tipos de solo, quantidade adicionada de estabilizante, teor de umidade e o tempo e tipo de cura. Geralmente, o procedimento para determinar o teor mínimo de cal ou cimento a ser adicionado à mistura refere-se a uma estimativa inicial e segue as recomendações normativas para atender os parâmetros de ensaios mecânicos, de forma a definir um valor mínimo de aditivo que apresente resistência compatível com o projeto do pavimento. O foco desta pesquisa consistiu, inicialmente, em analisar a dosagem empregada na camada de base da rodovia GO-080, no trecho entre Nerópolis-GO e o entrocamento da BR-153, onde a estrutura do pavimento é constituída por sub-base estabilizada granulometricamente com 20 cm de espessura, base de cascalho laterítico com 20 cm de espessura e estabilizada com 20% de areia e 2% de cimento Portland (CP II-Z-32) e revestimento em concreto asfáltico de 5 cm de espessura. Além disso, objetivou-se, ainda, estudar as propriedades mecânicas do cascalho sem mistura e seu comportamento ao ser misturado com três teores (2%, 4% e 6%) de cimento e de cal hidratada. Para tanto, foram realizados ensaios laboratoriais para a caracterização do solo, ensaios de compactação na energia Proctor intermediária, determinação da expansão e do Índice de Suporte Califórnia, da resistência à compressão simples e módulo de resiliência das misturas moldadas na umidade ótima, para três tempos de cura (0, 7 e 28 dias). Para interpretação dos resultados em termos de módulo de resiliência, foram realizadas análises numéricas com o programa KENLAYER. Para complementação das análises dos parâmetros de resistência, foram realizados ensaios de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos mostram que para o solo em questão, a estabilização química com cal pouco contribuiu com o aumento dos parâmetros de resistência. Já o uso do cimento apresentou maior potencial de utilização. As diferenças de comportamento observadas nos ensaios de compressão simples e triaxial dinâmico foram explicadas por mudanças que acontecem na microestrutura durante o processo de estabilização. Por fim, conclui-se que o processo de estabilização de solos tropicais é complexo, sendo que ensaios mecânicos mais atuais, como o triaxial dinâmico, e parâmetros não convencionais para análise de solos para pavimentação, como a relação água/cimento e porosidade, devem ser incorporados nas análises para a obtenção de resultados mais consistentes.

Rubber asphalt has been used in Brazil as early as 2001. Among the fabrication processes of rubber asphalt, the most widely used in Brazil is the terminal blend. However, the use of field-blended rubber asphalt has been around in the United States for decades, especially in the state of Arizona. This process results in a highly viscous material with enhanced engineering properties, but requires specific equipment that is typically installed at the job site, or close to the supplying asphalt plant. Thus, keeping in mind the possible technological advantages of using a field blended rubber asphalt mixture and the lack of information regarding this technique in Brazil, there is a necessity to develop studies to assess the performance of this type of material in our environmental conditions and axle loading configurations. Therefore, a laboratory study was conducted to determine the rheological properties of a field-blended rubber asphalt and compare them to those of typical binders used in Brazil (an AC 30/45 penetration grade and a binder modified with SBS, an elastomeric polymer). Binder permanent deformation was determined using the Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) test, whereas binder fatigue behavior was determined using the Time Sweep and Linear Amplitude Sweep (LAS) tests. Subsequently, the permanent deformation and fatigue behavior of a gap-graded mixture using the field-blended rubber asphalt were assessed in the laboratory and in the field. The permanent deformation of the mixture was determined in the laboratory using the LCPC wheel track test, whereas the fatigue behavior was determined using the four point bending flexural test. A test section was built after the rehabilitation job of highway RJ-122, where a field-blended rubber asphalt mixture was first used in the country. The mixture performance was studied in situ through accelerated pavement tests using a full scale, large mobile traffic simulator. The results were used to model the performance of the structure with the rubber asphalt mixture by means of the Highway Development and Management Model (HDM-4) cracking and permanent deformation models, calibrated to local conditions. Accelerated pavement tests were validated through periodic pavement monitoring campaigns conducted for four years in a test section in Highway RJ-122. The field-blended rubber asphalt showed a good performance in terms of permanent deformation and fatigue determined in the laboratory at the binder and mixture levels, which confirms what was verified in the field. / No Brasil, o asfalto-borracha vem sendo utilizado desde meados de 2001. Dentre os processos de fabricação do asfalto-borracha, o mais utilizado no Brasil é o asfalto-borracha estocável ou terminal blend. Contudo, o asfalto-borracha do tipo não estocável (field blend) vem sendo bastante difundido nos Estados Unidos há décadas, principalmente no estado do Arizona. Este processo resulta em um asfalto-borracha de alta viscosidade, com alto desempenho, porém requer um equipamento de fabricação de asfalto-borracha específico, instalado no canteiro de obras, ou muito próximo à usina de asfaltos fornecedora da obra. Tendo em vista as possíveis vantagens tecnológicas do asfalto-borracha field blend e o conhecimento ainda pequeno sobre esta técnica no Brasil, há a necessidade de desenvolver estudos para a avaliação deste tipo de material frente às condições climáticas e de solicitação pelas cargas viárias em nosso país. Para tanto, foi realizado um estudo em laboratório para verificar as propriedades reológicas de um asfalto-borracha field blend e compará-las com as características de ligantes típicos empregados no Brasil (um CAP 30-45 e um ligante modificado por polímero elastomérico do tipo SBS). Elegeu-se o Multiple Stress Creep and Recovery (MSCR) para verificar a deformação permanente e o Time Sweep e Linear Amplitude Sweep (LAS) para verificar o comportamento na fadiga dos ligantes. Na sequência, determinou-se a deformação permanente e o comportamento à fadiga de uma mistura asfáltica descontínua (gap-graded) empregando o asfalto-borracha field blend em laboratório e no campo. A deformação permanente da mistura foi verificada por meio do simulador de tráfego LCPC, enquanto a vida de fadiga foi determinada utilizando o ensaio de flexão em viga (4 pontos). Por fim, foi construída uma seção teste após a conclusão da obra de restauração dos pavimentos da rodovia RJ-122, local onde se elegeu a utilização desta tecnologia pela primeira vez no país. O desempenho da mistura foi estudado in loco com o emprego de ensaios acelerados do pavimento utilizando-se o simulador de tráfego linear móvel em tamanho real. Os resultados obtidos foram utilizados para modelar o desempenho da estrutura com o revestimento asfáltico constituído pela mistura com o asfalto-borracha por meio dos modelos de trincamento e de deformação permanente do Highway Development and Management Model (HDM-4), podendo-se verificar o desempenho desta mistura calibrado para as condições locais. Os ensaios acelerados foram validados em campo por meio de campanhas de monitoramento periódicas realizadas ao longo de quatro anos na rodovia RJ-122. Pelos ensaios de laboratório no ligante e na mistura foi possível concluir que o asfalto-borracha field blend apresenta um bom desempenho quanto à deformação permanente e à fadiga, corroborando o que foi verificado no campo.

Uma parcela substancial das rodovias do país apresenta processos de deterioração graves de seus pavimentos, fato que acarreta sérios impactos econômicos, sociais e ambientais, resultando em aumento do consumo de combustível, dos gastos com manutenção dos veículos, da frequência de engarrafamentos e do tempo gasto em deslocamentos. A utilização de recapeamentos ou overlays de concreto tem demonstrado ser uma alternativa sustentável e econômica para a reabilitação de pavimentos. No entanto, em muitos casos, os overlays de concreto não tem conseguido prevenir a ocorrência de fissuração por reflexão. Os Engineered Cementitious Composite (ECCs) são um tipo especial de compósitos cimentícios de alto desempenho reforçados com fibras, cuja principal característica é a altíssima ductilidade. Esta propriedade faz com que os mesmos sejam capazes de superar muitas das limitações dos overlays de concreto tradicionais. Fibras de PVA com uma camada superficial modificada foram especialmente desenvolvidas para serem empregadas no reforço de ECCs (ou PVAECC). O custo de tais fibras é o principal responsável pelo elevado custo dos ECCs, o que pode inviabilizar seu emprego em alguns casos. Buscando alternativas, este estudo se focou na investigação da possibilidade de uso de fibras de polipropileno (PP) de alto desempenho. Estas fibras, com custo mais atraente, já são produzidas comercialmente no Brasil, e usadas na produção de fibrocimento. As mesmas se demonstraram adequadas para uso como reforço em ECCs (ou PPECC), sendo capazes de garantir que se atinja um comportamento dúctil através do desenvolvimento de um processo de múltipla fissuração. Um resultado importante foi que a dimensão média da abertura das fissuras nos PPECC foi de 10 m, enquanto nos PVAECC a mesma era 60 m. Este resultado pode resultar em incrementos na durabilidade de estruturas. Além disto, o trabalho investigou o comportamento à flexão e fadiga dos ECCs reforçados com fibras de polipropileno. Os resultados demonstraram que os compósitos produzidos com cimento Portland tipo V-ARI não se comportam adequadamente à fadiga, uma vez que ocorre a deterioração das fibras. Por outro lado, os compósitos produzidos com cimento tipo I, já usualmente empregado em ECCs, apresentaram resultados satisfatórios. Um modelo de previsão de vida útil foi gerado para recapeamentos de PPECC, PVAECC e concreto, em função das espessuras dos revestimentos. O mesmo indicou que os ECCs requerem camadas 1,5 a 2,5 vezes mais finas que as usuais de concreto. O material foi, então, testado especificamente quanto à resistência à fissuração por reflexão. Os resultados demonstraram que o PPECC pode modificar o modo de ruptura frágil dos recapeamentos através do processo de múltipla fissuração. Na última etapa do trabalho foi realizada uma análise do ciclo de vida e dos custos do ciclo de vida de quatro diferentes sistemas de recapeamento – concreto, asfalto, PVAECC e PPECC. Os resultados mostram que os overlays de ECCs são bastante atrativos, pois diminuem tanto o consumo de energia associado aos processos de projeto, construção e manutenção do recapeamento, bem como reduzem a liberação de emissões gasosas à atmosfera, constituindo uma alternativa mais sustentável que as demais. Os sistemas de recapeamento com ECC também resultaram em vantagens econômicas. Apesar do alto custo inicial, a menor frequência de atividades de manutenção resulta em uma redução do custo total ao longo do período de 40 anos considerado. Isto representa uma importante economia em termos de custos diretos para os responsáveis pelas rodovias. De forma geral, o trabalho evidenciou a viabilidade de uso dos PPECCs para reabilitação de pavimentos. / Many old pavements in service today are approaching the end of their design service lives. Others are in dire need of major repair to continue serving, resulting in economical, environmental and social impacts by increasing vehicle fuel consumption and maintenance costs, traffic jam and delays. For pavements subject to moderate and heavy traffic, concrete overlays are increasingly being used as a cost effective and sustainable rehabilitation technique. However, concrete overlays have some physical limitations that contribute to durability concerns, which increase the probability of pavement overlay failure and maintenance frequency. Consequently, alternative materials are being developed to improve overlay performance. Engineered Cementitious Composites (ECC) are a special type of high performance fiber reinforced cementitious composites, designed for high ductility and damage tolerance which may overcome concrete overlay limitations. Polyvinylalcohol (PVA) fibers with special coating are typically used as reinforcement of ECC. Although some successful field application of PVAECC, the use of ECC is restrained by the high cost of the material, consequence of high PVA fibers cost. This research is focused on the investigation of using high tenacity polypropylene fibers as reinforcement of engineered cementitious composites (PPECC). Those fibers are produced and available in Brazil for fibrocement industry by less than half price of PVA fibers. PP fibers have demonstrated good performance in reinforcing ECC, assuring composite strain-hardening behavior through the development of multiple cracking processes. An important finding was the tinier crack opening of PPECC – 10 m average- comparing to PVAECC – 60 m average. This result may result in higher material durability. Furthermore, flexural and fatigue behavior or ECCs reinforced with PP fibers were investigated. Results have shown that Portland cement type V (high early strength) is not adequate for PPECCs subject to fatigue loading, resulting in fiber deterioration and premature rupture. By the other hand, promising results were found with cement ordinary type I, usually used in ECC production. A model of service life prediction was developed for PPECC, PVAECC and concrete overlays correlated to overlay thickness. Results have shown that ECCs may reduce overlay thickness in 1.5 to 2.5 times the usual thickness of overlay concrete. Reflective cracking resistance of PPECC was also testes. From the results it is possible to deduce that PPECC may modify typical rupture mode of concrete overlays through the development of multiple cracking. In the last stage of this work, life cycle analyses and life cycle cost analyses of four different overlays systems – concrete, hot mix asphalt, PVAECC and PPECC – were carried out. The results of this study have shown that an ECC overlay system have lower environmental burdens, reducing the energy consumption related to design, construction and maintenance activities, reducing green house effect as well. Life cycle costs analyses over a 40 years service life revealed that PPECC is the most economical overlay system compared to concrete, hot mix asphalt and PVAECC overlay systems. Agency costs are significantly reduced by adopting PPECC overlays. PPECC is a feasible alternative for pavement rehabilitation.